鏜床線路故障的排除技術
2024-5-14 來源： 機械工業蘇州高級技工學校 作者：張青青
摘要：為滿足對鏜床線路故障快速排除的需求，提出鏜床線路故障的排除技術研究。通過電壓分段測量法對鏜床線路故障節點進行有效定位，根據具體故障特征建立故障排除機制，實現對鏜床線路故障的有效排除。實驗證明，提出的鏜床線路故障排除技術在排除故障速度方面表現較好，能夠對鏜床線路故障進行快速排除，為維護鏜床正常平穩運行提供理論和技術的支持。
關鍵詞：鏜床；線路故障；排除技術
０、引言
鏜床主要用于大型箱體零件部分的加工，具體功能是對高精度孔進行深度加工，屬于精密加工機床的一種［１］，主要分為落地鏜銑床、金剛鏜床、臥式鏜床和坐標鏜床，其中臥式鏜床因功能多樣、性能穩定等優點而在機械制造廠被廣泛使用。隨著現代化機械產業的發展，如今的鏜床一般都與數控技術相結合，以數控鏜床的形式作為主要的加工機械應用于各個領域。數控鏜床的原理是利用預先編寫好的程序對鏜床的各個部件進行操控，實現自動化零件加工。通過將鏜床的加工步驟、設備參數、鏜刀的運行軌跡等進行編程，再將程序寫入鏜床中心控制軟件，利用中心控制系統對鏜床進行系統化操作［２］，因此數控鏜床具有自動化、智能化、靈活化的運行特點，生產效率較高，加工精度也能夠滿足高精度機械加工的要求。但在實際運行過程中，由于數控鏜床本身涉及多方操作設備的聯動操作，其操作線路之間的連通較為復雜，通常會出現線路故障的問題，導致機床停運，甚至會對機器設備產生影響。如果鏜床線路故障不能得到及時處理，就會造成機器受損，嚴重影響鏜床的使用壽命，因此對數控鏜床的線路故障進行有效排查與處理就顯得十分必要。普通的線路故障排除方法處理速度較慢，容易嚴重影響鏜床的生產效率。且鏜床的線路故障往往是多方面因素造成的，常規的排除方法無法對故障進行全方位的排查，因此需要引入新型線路故障排查方法，滿足對鏜床線路故障的快速排除與處理需求，提高鏜床的生產效率［３］。
１、鏜床線路故障的排除技術
１．１ 鏜床線路故障的有效定位
對鏜床線路故障進行有效定位是有效排除故 障 的 關鍵。通常情況下，對鏜床線路故障進行定位需要判斷故障類型和判定故障點［４］。當鏜床無法正常運作時，首先要做的就是判斷故障起因是機械部件的問題還是控制線路問題。為此，操作人員可通過更換備用線路或咨詢管理人員等方式來判斷故障原因的類型。如果故障是由機械部件損壞或磨損引起的，就只需更換對應的零部件［５］。值得注意的是，目前多數鏜床線路故障的情況都是由于連通線路出現問題而燒毀了機械部件內部線路，從而導致操作人員檢查時會忽略機械內部線路的故障。如果將外部的連通線路進行續接后重新連通電源，發現原有的故障部件依舊無法正常運行，那么說明是部件內部的線路出現了問題，需要對其進行拆除，將內部線路重新連通再安裝到原來的位置。而如果鏜床的機械零部件沒有損壞的情況，那么說明是控制線路出現了故障，需要對線路上的故障節點進行有效定位。下面將對有效定位線路上的故障節點的具體方法進行介紹。
萬用表是鏜床進行線路故障檢測的最關鍵工具，它通過對鏜床整體控制線路中的信號進行采集來完成對故障節點的判定與分析。如果發生的故障造成無法通過中心控制系統對鏜床零部件發送操作指令，就說明通信線路出現了問題，應先將萬用表的參數調整為與通信檢測線路相同，再將檢測結果與歷史維修信息進行對比，以便對故障是發生在通信線路開關處附近還是發生在傳輸處附近的位置進行具體判斷。通信線路故障屬于較為容易進行檢測與定位的一項，通過使用萬用表即可測定通信線路每個節點與故障點的距離。在測定出具體距離后，操作人員可以通過逐一排查故障發生的區域，以確定故障發生的具體位置。如果中心操作系統可以成功地對鏜床部件進行操作，那么說明不是通信線路出現問題，而是零部件之間的連通線路出現了問題。對此，可以通過萬用表對所有連通線路的節點進行測試，明確故障所在的具體連通區域。待排查出故障點所在的具體線路區域后則可以與原有線路圖進行對比，找出故障點的具體位置。同時也可通過觀察鏜床線路的導線是否有變色或脫落的情況，來判定故障的具體位置。同時，對于無法通過觀察判斷出故障的情況，可采用電壓分段測量的方法進行判定，其原理如圖１所示。
圖１ 電壓分段測量原理圖
先用萬用表測試線路首端與末端，即１號節點與７號節點，如果電壓在額定值之內，就說明并不是電源電壓的問題。接著用電壓表分段測量 １ 號節點至 ７ 號節點間六段，如果２個相鄰節點間的額定電壓超出了電源電壓值，那么可以判定故障節點就在這段線路中，例如標號為６號和７號的節點之前電壓超過４００Ｖ，就說明３號節點與４號節點間存在電路故障，ＫＭ１存在觸電接觸不良。通過以上步驟即可實現對鏜床線路故障的有效定位，為后續的故障排除提供操作基礎。
１．２ 建立故障排除機制
在確定故障點具體位置后，就可以根據故障點的不同特征建立起如圖２所示的排除機制，實現對故障的有效修復。
圖２ 故障排除機制
如果僅為某條導線發生故障，例如導線脫落或熔斷，那么需要先把連接的相關機械部件用正常的導線進行換接，再尋找斷點進行續接。如果故障原因為機械 部 件 損壞，那么需要對部件的價格進行判斷。對于價格較低的機械部件，可以直接更換新的部件，以便于整個鏜床設備能夠最快地恢復生產運行。對于那些很難在市場上購買的精密元件，可選用可替代的備用部件進行替代安裝，再對損壞的元件進行修復。而對于那些造價較高的機械部件，則需堅持優先修復的原則進行修復。修復好的部件需要保證安裝后不會降低鏜床設備原有的性能標準，并且符合控制線路的參數要求。值得注意的是，在對線路或部件進行修復時，需要優先考慮設備的生產需求，如果修復需要的時間過長，就需要先更換備用的機械部件或導線，并且保證更換的部件沒有任何損壞，先讓鏜床設備正常運行，再對換下來的部件進行修復。如果是線路連接出現故障，那么需要將對應的故障連接區進行整體替換，先將完好的備用線路替換上去，再對故障連接區域進行重新搭建并修復。在對故障點修復完成后，需要進行實際測試，測試修復后的線路是否能夠正常運行，實際測試無誤后方可接入總控制電路。至此，鏜床線路故障的排除技術設計完成。
２、實驗驗證
為了更好地說明提出的鏜床線路故障排除技術在排除速度方面優于傳統的線路故障排除技術，在理論部分設計完成后，構建實驗測試環節，對此故障排除技術實際的排除效率進行分析。
２．１ 實驗環境描述
測試選用 ＴＸ６１１１ＸＤ型臥式數控鏜床，控制線路共有１５條，主軸電機功率可達 ８.７５ｋＷ，主軸轉速在１０～１０００ｒ／ｍｉｎ，工作臺最大承載量為３５００ｋｇ，屬于市面上使用最多的臥式鏜床參數。
選用的鏜床目前線路完好，為滿足對故障排除的測試需求，需對現有數控鏜床進行故障布置。為提高測試結果的可靠性，在布置線路故障時采用多方面故障原因結合的布置方式，將鏜床一般的故障類型全部覆蓋，包括主軸電機常閉觸點斷開、速度繼電器動合觸點未接通、正向接觸器常閉觸點接觸不良、主軸變換沖動開關常閉觸點未斷開等故障類型。在實際測試時，將不會發生沖突的故障類型布置在同一線路中，如果故障類型會引發線路矛盾的情況，那么需要布置在不相連的兩條線路中。值得 注 意 的是，在實際測試中，每次排除技術對當前鏜床設備故障排除完畢后，需要根據原有的故障布置線路對其進行恢復，保證每次排除技術操作的對象基礎條件是一致的，提高測試結果的可靠性。
此次測試的指標為排除耗時，排除所花費的時間越短代表排除技術的速度越快，則能證明該故障排除技術在實際排除效率上更占優勢，更能實現對鏜床線路故障的迅速排除。為提升實驗效果的準確性，選用的排除線路為 １０條，使用３種排除技術對其進行故障排除測試。
２．２ 測試結果分析
表１ 故障排除時間
測試結果見表１，可以看出，傳統的線路故障排除技術在對未知線路進行故障排除時耗時不一，對于沒有故障的線路一般排除時間在４～５ｓ，而對于有故障的線路排除耗時延長到６～８ｓ。而提出的線路故障排除技術并不受故障類型的影響，所用的排除時間一般都控制在２ｓ左右。這是由于提出的故障排除技術利用電壓分段測量法對故障區間進行了有效的定位，大大節省了逐條排除故障線路的時間，在故障排除效率上優于傳統的故障排除方法，可以實現對鏜床故障線路的有效定位與排除。
３、結語
本文提出的鏜床線路故障排除技術運用了電壓分段測量法對鏜床線路故障區間進行了有效的判定，由此實現了對鏜床線路故障的快速定位，能夠對線路故障進行有效排除，極大地提高了故障排除的處理效率，節省了操作人員逐一排查故障的時間，能夠在鏜床線路發生故障時第一時間進行排除和處理，減少了因線路發生故障而造成的運行錯誤風險，有利于維護鏜床平穩運行，對普通機床線路故障分析與研究有著積極的借鑒意義。
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